Лесные пожары в последние годы становятся всё более разрушительными в разных уголках земли. Из-за климатических изменений ряд стран сталкивается с длительными периодами жары и засухи — а значит, выгорают сотни тысяч, а то и миллионы гектар леса.
В таких условиях эффективное восстановление лесов становится глобальным вызовом. Исследователи из Университета Дьюка (США) создали математические модели для прогнозирования, сколько семян удастся получить с одного дерева в тот или иной период его жизни. Новые модели позволят выбирать для пополнения «семенных фондов» максимально плодовитые экземпляры.
При искусственном лесовосстановлении чаще всего для посадок на выгоревших участках семена не используют: слишком маленькая всхожесть и плохо контролируемый результат. Семена сажают в специальных питомниках, превращая их за 1-2 года в саженцы или сеянцы. И уже эти крохотные деревца привозят в леса, чтобы посадить, например, на месте пожара.
Заготавливают эти самые семена либо в природной среде, либо на специальных маточных делянках. И разумеется, чем выше потребность в лесовосстановлении, тем больше требуется семян. Их собирают и хранят в особых «семенных фондах» или «семенных банках». Для эффективного управления этими запасами важно знать, в каком возрасте какое дерево перестает давать плоды для размножения.
В научной статье, опубликованной в журнале Национальной академии наук США, группа учёных обнародовала выводы из анализа почти 600 видов деревьев из более 500 локаций в Северной и Южной Америках, Азии, Европе и Африке. Ученые утверждают, что, пользуясь устаревшими методиками подсчёта, лесные отрасли многих стран переоценивают объемы семян, которые они могут получить в свои семенные фонды. А вот разработанные американскими ученым модели позволяют оценивать урожайность деревьев более точно.
Основным фактором, который американские ботаники заложили в свою модель, стал возраст дерева: исследователи пришли к выводу, что плодовитость деревьев достигает пика или плато, когда они становятся взрослыми, а затем начинает снижаться. Также модель принимает во внимание данные о колебаниях между «урожайными» и «неурожайными» годами в жизни разных пород деревьев.
Впрочем, необходимость в такой модели видят не все ученые. Елена Муратова, заведующая лабораторией лесной генетики и селекции Института леса им. Сукачева СО РАН, в частности, высказала мнение, что управлять запасами семян можно и без таких точных подсчетов. «У нас в лаборатории высококвалифицированные специалисты по плодоношению и семяношению, но никто из них математическими моделями не пользуется. Возникает вопрос, какие факторы закладывали в эту математическую модель. Возраст плодоношения или семяношения может быть примерно одинаковым, но на количество семян влияют также регион произрастания, погода, почвы и другие моменты».
Американские ученые в принципе «не открыли Америки»: общеизвестно, что быстрорастущие породы начинают плодоносить в более раннем возрасте, чем медленнорастущие; что деревья в естественных насаждениях начинают плодоносить в более позднем возрасте, чем в искусственных (например, массовое плодоношение сосны в естественных условиях начинается с 40-50 лет, а в искусственных — уже с 10 лет!) и что перестойные (прошедшие период зрелости и начавшие стареть) деревья полностью или практически полностью перестают плодоносить. Также дендрологи хорошо знают, что годы обильных урожаев семян — семенные — сменяются неурожайными годами, когда семян мало или не бывает вовсе. Такая биологическая особенность древесных пород называется периодичностью плодоношения, она изучена и рассчитана для всех основных видов деревьев.
«В нашей стране ежегодно семена наиболее важных для лесовосстановления пород закладываются в специальные семенохранилища, — рассказывает Елена Муратова, — причем там хранятся запасы семян на несколько лет вперёд». Такие большие запасы позволяют не зависеть от естественных колебаний урожайности деревьев.
Возможно, в нашей стране будет более востребовано другое применение математических моделей группы из Университета Дьюка. По их словам, понимание того, когда дерево становится, по сути, «мертвым», также важно для своевременной замены фруктовых деревьев в крупных садах предприятий агропромышленного комплекса. Если не рассчитать вовремя, когда дерево следует срубить и заменить новым, можно столкнуться с внезапным снижением урожайности — а это уже грозит экономическими проблемами. Однако пока и в этой сфере математические модели — экзотика.
*Фото: Pixabay
